強制對流中散熱片的熱阻估算

手工計算公式推導(dǎo)

在強制對流計算中,知道一個散熱器的形狀和尺寸,如何不通過軟件仿真而是用手工估算它的熱阻呢?

首先可以把散熱器分成了2部分:一部分是底板,一部分是FIN。熱阻也相應(yīng)分為2部分,一部分是BASE的導(dǎo)熱熱阻,另一部分是散熱器的對流熱阻。
已知條件是圖1中的散熱片參數(shù)和以下參數(shù):
P 發(fā)熱功耗
G 經(jīng)過散熱器的總風(fēng)量



圖1
Nf FIN的數(shù)目
V 經(jīng)過FIN的風(fēng)速
Hf FIN的高度
t FIN的厚度
b FIN之間的間隙



BASE與空氣接觸的總面積(除去FIN占去的部分)

單個Fin與空氣接觸的總面積

第一步是計算傳熱系數(shù):

風(fēng)速:

雷諾數(shù):
(這個公式如何推導(dǎo)?)
普朗特數(shù):

怒塞爾數(shù):

這個公式的推導(dǎo)式如何得來的?
計算傳熱系數(shù):

第二步是計算對流熱阻:


Fin的效率ηfin的計算如下:


【參考1】
其中m值計算如下:


【參考2】

第三步計算BASE的傳導(dǎo)熱阻:


第四步計算總熱阻:



實際案例:仿真和手工計算對比





仿真結(jié)果:

溫升為7℃,與公式計算結(jié)果相差很小。



參考文獻:

  1. 參考1 參考2 《傳熱學(xué)》第三版 高等教育出版社P41
  2. http://www.mhtl.uwaterloo.ca/pdf_papers/mhtl02-1.pdf
  3. http://www.electronics-cooling.com/2003/02/estimating-parallel-plate-fin-heat-sink-thermal-resistance/
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